БИОЛОГИЧЕСКОЕ

ОКИСЛЕНИЕ

БО –это совокупность реакций, приводящих к образованию полезной энергии за счет деградации компонентов пищи.

Принципиальной особенностью БО является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии, т.е. происходит многократная передача протонов и электронов от донора к акцептору.

•Древние философы отмечали взаимосвязь между процессами жизнедеятельности и дыханием. Они также провели параллель между дыханием и горением.

•Платон утверждал, что воздух нужен для охлаждения внутреннего жара

•Аристотель полагал, что воздух нужен для поддержания внутреннего горения.

•В 17-18 веках получила признание теория горючего начала- флогистона(Штамм) и объясняла процессы горения выделением особого невесомого вещества, но эта теория была опровергнута М.В.Ломоносовым и А.Л.Лавуазье.

•В середине 18 века было установлено:

•1. процесс горения идет в воздушной

•среде с высокой температурой,

•дыхание – в среде с пониженной

•температурой;

•2. при дыхании, как и при горении

•выделяется тепло, но в

•незначительном количестве;

•3.конечные продукты окисления –углекислый газ и

•вода.

•В 1751 году М.В. Ломоносов подробно рассмотрел процессы горения и окисления. В 1774 году Лавуазье повторил опыты Ломоносова и показал, что процессы горения и дыхания идентичны, т.к. образуются идентичные продукты.

•Лавуазье назвал дыхание медленным горением и предположил,что процесс сгорания Глюкозы в организме протекает:

•С6Н12О6 + 6О2 ---------6СО2+ 6Н2О + Q

•В начале 19 века стали известны катализаторы, с

•помощью которых осуществлялись процессы

•окисления. Это были металлы, обладающие «внутренней

•силой».

•В середине 19 века ученый Шейнбах, открывший

•озон, предположил, что в организме образуется

•озон и, он используется в реакциях окисления.

•После работ Лавуазье стало ясно, что БО протекает

•в необычайных условиях:

•- при пониженной температуре

•- без пламени

•- и в присутствии большого количества воды (75-

•80%).

•В 19 веке появилось понятие о ферментах и причину своеобразного течения БО попытались объяснить « активацией» кислорода в клетках организма.

•Теория А.Баха предполагала активацию соединений молекулярным кислородом.

•А + О2 =А02.Но это предполагало наличие высокой концентрации перекиси водорода и высокооактивной оксидазы, что не нешло пдтверждения.

•К концу 19 века с развитием физики ядра и накоплением знаний о структуре веществ, было установлено, что не все процессы окисления требуют для своей реализации кислород.

•Согласно современным представлениям ОВР- это процесс перемещения электронов и протонов от донора ( восстановителя)- к акцептору( окислителю).

•Количественной мерой является ОВП. Точной отсчета взят ОВП водорода.

•В 1912 году была сформулирована теория Палладина-Виланда, согласно которой в организме есть промежуточные вещества, способные акцептировать электроны и протоны от субстрата с последующей передачей электронов и протонов на кислород. По этой теории весь процесс БО можно разбить на 2 этапа:

•1. анаэробный- передача электронов и

•протонов с субстрата на промежуточное

•вещество;

•2. аэробный – передача электронов и

•протонов с промежуточного вещества на

•кислород.

•Палладин предполагал, что существует несколько промежуточных переносчиков, позволяющих организму поэтапно освобождать химическую энергию , и кислород выступает в качестве конечного акцептора электронов и протонов.

•1. анаэробный этап:

• SH2 + R --- S + RH2

•2. аэробный этап

•RH2 + ½ O2 ------R + H2O

•Роль промежуточных переносчиков ( хромогенов) выполняют коферменты ( NAD, NADF, FMN,FAD) оксидоредуктазы.

•Начиная с 1925г изучение БО протекало в направлении изучения структуры хромогенов.

•В 1932 г академик В.Энгельгард показал, что

•процессы окисления идут с образованием

•АТФ ( окислительное фосфорилирование).

•В 1945 г А. Ленинджер и Кеннеди впервые показали,

•что процесс окисления веществ, цикл Кребса

•локализован в митохондриях.

•Современные представления о БО базируются на

•основах термодинамики.

•1-Закон- сохранения энергии: энергия никуда не

•исчезает , а только переходит из одной формы в

•другую, т.е. сохраняется.

•2-Закон- все тела и химические процессы стремятся

•к состоянию с минимумом энергии, т.е. к состоянию

•покоя и беспорядка, т.е. к энтропии

Стермодинамической точки зрения организм человека- антиэнтропийная среда, открытая система, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией. Основой жизнедеятельности организма является обмен веществ –МЕТАБОЛИЗМ.

Субстраты биологического

окисления

•Субстратом БО является любое вещество, способное поставлять электроны и протоны, энергия которых трансформируется в полезную форму.

•Субстраты БО: метаболиты, восстанавливающие NAD, FAD, служащие предшественниками субстратов, зависящие от дегидрогеназ Глюкоза и АмК.

•Схема энергетического обмена. Основные компоненты пищи-белки, липиды, углеводы проходят три этапа энергетического обмена: